تم التحديث يوم الاثنين ، 1 يوليو ، الساعة 9:25 صباحًا بالتوقيت الشرقي.
نيويورك ـ يقول العلماء إن فكرة أن الوعي ينشأ من الظواهر الميكانيكية الكمومية في الدماغ مثيرة للفضول ، ولكنها تفتقر إلى الأدلة.
يقترح الفيزيائي روجر بنروز ، من جامعة أكسفورد ، وعالم التخدير ستيوارت هامروف ، من جامعة أريزونا ، أن الدماغ يعمل كحاسوب كمومي - آلة حسابية تستخدم الظواهر الميكانيكية الكمومية (مثل قدرة الجسيمات على أن تكون في مكانين في وقت واحد) لإجراء حسابات معقدة. في الدماغ ، يمكن للألياف داخل الخلايا العصبية أن تشكل الوحدات الأساسية للحساب الكمي ، كما أوضح Penrose و Hameroff في المؤتمر العالمي للمستقبل 2045 ، وهو مؤتمر مستقبلي عقد هنا في 15-16 يونيو.
الفكرة جذابة ، لأن علم الأعصاب ، حتى الآن ، ليس لديه تفسير مرضٍ للوعي - حالة الوعي الذاتي وامتلاك الخبرات والأفكار الحسية. لكن العديد من العلماء يشككون ، مستشهدين بنقص الأدلة التجريبية على الفكرة.
نموذج Orch OR
طور بنروز وهامروف أفكارهما بشكل مستقل ، لكنهما تعاونا في أوائل التسعينات لتطوير ما يسمونه نموذج الحد من الهدف المداري (Orch OR).
يعتمد عمل بنروز على تفسير نظرية الرياضيات غير المكتملة كورت جودل ، والتي تنص على أنه لا يمكن إثبات نتائج معينة من خلال خوارزمية الكمبيوتر. يجادل بينروز بأن علماء الرياضيات البشريين قادرون على إثبات ما يسمى بالنتائج "غير القابلة للإصلاح" ، وبالتالي لا يمكن وصف العقول البشرية بأنها أجهزة كمبيوتر نموذجية. وبدلاً من ذلك ، لتحقيق هذه القدرات العالية ، يجب أن تعتمد عمليات الدماغ على ميكانيكا الكم.
لكن نظرية بنروز لم تشرح كيف حدثت هذه الحوسبة الكمومية داخل الأدمغة الفعلية ، فقط أن هذه الظاهرة ستكون ضرورية لحل معادلات رياضية معينة. قرأ هامروف عمل بنروز واقترح هياكل ليفية صغيرة تمنح الخلايا دعمها الهيكلي - المعروف باسم الأنابيب الدقيقة - قد تكون قادرة على إجراء الحسابات الكمومية.
تتكون الأنابيب الدقيقة من وحدات من البروتين الأنبوبي ، الذي يحتوي على مناطق تدور فيها الإلكترونات بالقرب من بعضها البعض. اقترح هامروف أن هذه الإلكترونات يمكن أن تصبح "متشابكة كمومية" ، وهي حالة يحتفظ فيها جسيمان بالاتصال ، ويؤثر الإجراء الذي يتم على أحدهما على الآخر ، حتى عندما يفصل بينهما مسافة.
في نموذج Orch OR ، تصبح الاحتمالات الرياضية التي تصف الحالات الكمية لهذه الإلكترونات المتشابكة في الأنابيب الدقيقة غير مستقرة في الزمكان. تسمى هذه الاحتمالات الرياضية دالات الموجة ، وفي هذا السيناريو تنهار ، تنتقل من حالة الاحتمال إلى حقيقة معينة. في هذه الحالة ، يمكن ربط الأنابيب الدقيقة في عصبون واحد بتلك الموجودة في الخلايا العصبية الأخرى عن طريق التوصيلات الكهربائية المعروفة باسم تقاطعات الفجوة. ستسمح هذه الوصلات للإلكترونات "بالنفق" إلى مناطق أخرى من الدماغ ، مما يؤدي إلى موجات من النشاط العصبي التي يُنظر إليها على أنها تجربة واعية.
قال هامروف لـ LiveScience: "كان لدى بنروز آلية للوعي ، وكان لدي هيكل".
مشاكل في النموذج
مثيرة للاهتمام كما يبدو ، لم يتم اختبار نموذج Orch OR تجريبيًا ، ويرفضه العديد من العلماء.
تم وضع أجهزة الكمبيوتر الكمومية - وهي أجهزة الكمبيوتر التي تستفيد من التأثيرات الميكانيكية الكمومية لتحقيق حسابات سريعة للغاية - نظريًا ، ولكن هناك جهاز واحد فقط (تم تصنيعه بواسطة شركة D-Wave) متاح تجاريًا ، وما إذا كان جهاز كمبيوتر كموميًا حقيقيًا محل جدل. مثل هذه الحواسيب ستكون حساسة للغاية للاضطرابات في النظام ، والتي يشير إليها العلماء باسم "الضجيج". لتقليل الضوضاء ، من المهم عزل النظام والحفاظ عليه باردًا جدًا (لأن الحرارة تتسبب في تسريع الجزيئات وتوليد ضوضاء).
يشكل بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية تحديًا حتى في ظل ظروف يتم التحكم فيها بعناية. كتب كريستوف كوتش وكلاوس هيب ، من جامعة زيورخ ، سويسرا ، في مقال نشر في مجلة نيتشر عام 2006: "يرسم هذا صورة مهجورة للحساب الكمي داخل الدماغ الرطب والدافئ".
هناك مشكلة أخرى في النموذج تتعلق بالمقاييس الزمنية المتضمنة في الحساب الكمومي. قام عالم الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Max Tegmark بإجراء حسابات للتأثيرات الكمومية في الدماغ ، ووجد أن الحالات الكمية في الدماغ تستمر لفترة قصيرة جدًا بحيث تؤدي إلى معالجة الدماغ ذات مغزى. دعا Tegmark نموذج Orch OR غامض ، قائلاً إن الأرقام الوحيدة التي شاهدها لنماذج أكثر واقعية هي بعيدة.
قال Tegmark لـ LiveScience: "يبدو أن الكثير من الناس يشعرون بأن الوعي هو لغز وأن ميكانيكا الكم لغز ، لذا يجب أن يكونوا مرتبطين".
يستقطب نموذج Orch OR نقدًا من علماء الأعصاب أيضًا. يرى النموذج أن التقلبات الكمومية داخل الأنابيب الدقيقة تنتج الوعي. وقال عالم الأعصاب النظري برنارد بارز ، الرئيس التنفيذي لجمعية علوم العقل الدماغية في فولز تشيرش بولاية فيرجينيا ، إن الأنابيب الدقيقة موجودة أيضًا في الخلايا النباتية ، وأضاف: "النباتات ، على حد علمنا ، ليست واعية".
لا تستبعد هذه الانتقادات الوعي الكمي من حيث المبدأ ، ولكن بدون أدلة تجريبية ، يبقى العديد من العلماء غير مقتنعين.
قال بارز: "إذا جاء شخص بتجربة واحدة فقط" ، لإثبات الوعي الكمي ، فسوف أترك كل شكوكي.
ملحوظة المحرر: تم تحديث هذه المقالة في 27 يونيو 2013 لتعديل العبارة التي تقول "لم يتم تحقيق أي أجهزة كمبيوتر كمومية ...". تدعي شركة D-Wave أنها أنشأت واحدة ، على الرغم من أن البعض تساءلوا عما إذا كان يعمل حقًا كحاسوب كمومي.
إضافة: (1 يوليو 2013)
ردا على انتقادات نموذج Orch OR المذكور في هذه المقالة ، يقدم ستيوارت هامروف العديد من الأدلة. ردا على الاعتراض بأن الدماغ دافئ للغاية بالنسبة للحسابات الكمومية ، يستشهد Hameroff بدراسة أجريت عام 2013 بقيادة Anirban Bandyopadhyay في المعهد الوطني لعلوم المواد (NIMS) في Tsukuba ، اليابان ، والتي وجدت أن "الأنابيب الدقيقة تصبح موصلة كمومية بشكل أساسي عند تحفيزها قال هامروف في ترددات الرنين محددة.
ردا على الانتقادات بأن الأنابيب الدقيقة موجودة في الخلايا النباتية (اللاواعية) أيضا ، قال هامروف أن النباتات لديها عدد صغير من الأنابيب الدقيقة ، من المحتمل أن تكون قليلة جدا للوصول إلى العتبة اللازمة للوعي. لكنه لاحظ أيضًا أن جريجوري إنجل من جامعة شيكاغو وزملائه لاحظوا التأثيرات الكمية في عملية التمثيل الضوئي للنبات. "إذا كان باستطاعة الطماطم أو الرتابابا الاستفادة من التماسك الكمومي في درجة الحرارة الدافئة ، فلماذا لا تستطيع أدمغتنا؟ قال هامروف.
ردا على الاعتراضات العامة على نقص الأدلة على نظريته ، استشهد هامروف بدراسة عام 2013 بقيادة رود إيكنهوف في جامعة بنسلفانيا التي تشير إلى أن التخدير - الذي يتوقف فقط عن نشاط الدماغ الواعي - يتصرف من خلال الأنابيب الدقيقة.
تقدم هذه الدراسات بعض الدعم لنموذج Orch OR. ولكن كما هو الحال مع جميع الفرضيات العلمية ، يجب أن يجمع النموذج أدلة مهمة من أجل كسب قبول واسع النطاق بين المجتمع العلمي.
